【摘 要】
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双相γ-TiAl/α2-Ti3Al合金具有高熔点、高弹性模量、低密度、较好的断裂韧性优势,是重点研究领域之一。然而,延性较差、加工成型困难使其应用受到了限制,因而改善其延性具有
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双相γ-TiAl/α2-Ti3Al合金具有高熔点、高弹性模量、低密度、较好的断裂韧性优势,是重点研究领域之一。然而,延性较差、加工成型困难使其应用受到了限制,因而改善其延性具有重要理论意义和应用价值。本文使用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,利用Materials Studio 6.0软件和高性能计算平台,以Ru,Mn和Re三种元素替位掺杂双相γ-TiAl/α2-Ti3Al界面体系为研究对象,计算研究了几何性质、能量性质、断裂功和电子性质,并进行了分析和讨论。研究表明,Ru,Mn,Re的掺杂使得双相γ-TiAl/α2-Ti3Al界面的几何性质发生改变,密度略有增大,但仍然保留着钛铝合金密度较低、轻质的优势。各掺杂界面体系的平均形成能小于零,理论预测它们均可稳定存在。形成能分析表明,Ru（或Mn,Re）-Sa5,Ru（或Mn,Re）-Sb1,Ru（或Mn,Re）-Pa5,Ru（或Mn,Re）-Pb1的稳定性程度下降,这对改善该类材料的延性有利;而Ru（或Mn,Re）-Sa2,Ru（或Mn,Re）-Sb2,Ru（或Mn,Re）-Pa3,Ru（或Mn,Re）-Pb3稳定性升高,不利于改善延性。断裂功的计算结果表明,体系Mn-Sa5,Ru（或Mn）-Sb1,Ru（或Mn）-Pa5,Ru-Pb1的断裂强度减小,有利于延性的提升。体系Ru-Pa5,Ru-Pb1和Mn-Pa5在费米能级处的电子态密度、重叠布居数和Mulliken布居数计算结果显示,材料延性改善的内因,是其中的Ti-d轨道电子和Al-p轨道电子的杂化作用减弱,共价键强度的各向异性程度降低。
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